專利名稱：超大截面向心應力抗變形涵管的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超大截面向心應力抗變形涵管。
技術背景目前傳統的超大型的隧道工程常規施工技術，因受工藝制備條件的限制，只能用于一般的跨江河地下隧道工程，還因受主體結構的限制跨江河的隧道工程內孔也沒有超過12米的，國外發達國家也沒有超過13.5米內孔的工程實例。傳統的施工工藝有兩種，一種是超大型盾構技術，一種是人工開鑿，施工方法是先用預制好的管片組合管體內襯，在往夾縫灌注大量混凝土加固，因澆灌1米多厚的涵管體，因此涵洞開挖的工程量特別大，澆筑的混凝土的工程量也特別大，由此而造成工程造價特別高，所消耗的材料資源和人力資源也特別大，還因客觀施工條件的限制，還會造成工期特別長。本實用新型因改善了施工條件，改變了施工工藝，提高了機械化施工水平，又提高了自動化的應用水平，因此能適應南水北調西線高原地區，地質條件特別復雜的強震區的工程施工，能滿足在西部巴顏喀拉地區建設深埋1000多米，長100多公里。內徑8米以上的特大型輸水管線的需要。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種可有效提高抗震、抗彎曲、抗位移的超大截面向心應力抗變形涵管。
本實用新型采用如下技術方案本實用新型包括混凝土涵管體和設置在涵管體內的由縱筋和環筋制成的圓筒形骨架，其特征在于設置有里層、中層和外層三層圓筒型骨架，在外層骨架上固定有正旋環向筒管和反旋環向筒管，在筒管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線，在中層骨架的兩側分別固定有斜向交叉的右斜筒管和左斜筒管，在筒管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線。在里層骨架的外側固定有縱向筒管，在縱向筒管的管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線。
本實用新型在混凝土涵管體內的圓筒型外層骨架分別固定有自涵管體一端開始正旋、反旋雙向旋轉的半圓形波紋管，即正旋環向筒管和反旋環向筒管，在波紋管內穿有鋼絞線，鋼絞線的兩端和設置在涵管體內壁上的錨具相連接，鋼絞線經張拉產生預應力，其環涵管體旋轉1-50圈。
本實用新型在涵管外壁和混凝土外襯之間設置有起緩沖作用的橡塑隔離層，在涵管體內壁設置有用于固定的錨具和用于張拉的錨具，還有用于固定鋼絞線的鎖扣。
本實用新型正旋環向筒管和反旋環向筒管內的鋼絞線和設置在涵管體內壁的助拉錨具相連接。
本實用新型設置在正旋環向筒管和反旋環向筒管內的鋼絞線在環繞涵管體一周上設置有一個或一個以上的助拉錨具。
本實用新型在右斜筒管和左斜筒管內的預應力鋼絞線由涵管起端固定，由連接施工的一端進行張拉。
本實用新型在混凝土涵管體內的外、中、里三層骨架分別固定有正旋環向筒管、反旋環向筒管、右斜筒管、左斜筒管和縱向筒管，其均為半圓型金屬波紋管或在各波紋管內分別穿有1-3根經張拉產生預應力的鋼絞線。
本實用新型在混凝土涵管體內的外三層骨架分別固定有正旋環向筒管、反旋環向筒管，其均為可以是穿有預應力鋼絞線的外套塑料管，經張拉產生預應力。
本實用新型所述的超長涵管體可以是在涵洞內壁噴涂起緩沖作用的橡塑隔離層后施工，也可以是在平原開挖好的溝內，利用弧形管底座在支架外模板后，按連接工藝施工制作成超長涵管體。也可是用立式施工工藝，生產5-8米的涵管體，然后在吊裝移位，用縱向預應力工藝連接成超長涵管體。
本實用新型所述的超長管體的伸縮縫用橡膠止水帶密封，立式制作的管體用橡膠止水環密封。
本實用新型積極效果如下本實用新型用“環旋斜向網狀結構”的新模式，由正旋、反旋預應力筋組成外層環網，在加上中層的斜向預應力縱網，形成了向心應力網。環向預應力筋采用正旋、反旋、定向、定點，定量梯級助拉的新工藝。縱向預應力筋采用斜向交叉，一端固定，一端張拉的新工藝，這兩項工藝技術預應力行業還沒有先例，能達到高新技術水平。
本實用新型采用在涵管體內助拉的新工藝，新技術，解決了本實用新型結構體用單根預應力筋或多根預應力筋連接梯級張拉的特大技術難題，填補了采用預應力結構，澆筑大截面特大型涵管的國際空白，還填補了采用預應力結構建造特大型圓筒型結構體的國際空白。可以把預應力行業提高到一個國際領先的新水平。
本實用新型采用在涵管體內進行梯級助拉的新工藝，新技術，其特點是在允許范圍內(伸縮量長度)減少了磨阻損失，能使環向預應力筋正旋，反旋若干圈，(1-50圈)能達到環向受力均勻的目的，采用斜向交叉張拉新工藝，能使管體形成斜向應力，還由環向應力，和斜向應力的組合，能使整個管體形成向心應力結構，達到一方受力，整體抵消的最佳效果。
本實用新型采用半圓形筒管，在一根管內可以同時穿1-3根預應力鋼鉸線的辦法(可同時助拉錨固)可把立體式圓筒結構加大到直徑80米高度可達到30米(可用于輸水管線的調節水池)。
本實用新型結構合理，使整個管壁形成了“向心應力”，為此抗沖擊力更強，抗折斷力、抗變形的能力更大。我國西部巴顏喀拉山地區，地形，地況，地質構造特別復雜，高度地震活動特別頻繁，圍巖變形不穩定，如果在這種條件特別復雜的強震區修建深埋1000多米，100多公里長，內徑特別大的輸水涵洞，用傳統的常規工藝技術是根本不可能的。如能采用超大截面向心應力抗變形這一新結構、新工藝、新技術，建設南水北調西線輸水涵管工程就能抵消高地應力，抵抗活動斷層的沖擊。
超大截面向心應力抗變形涵管，特別適用于“南水北調”高原地區超深度長距離涵管工程，還適用于150流量以上的南水北調上的輸水工程還適用于地鐵工程，地下跨海、跨江河特大型長距離通道工程。還可以用于特大流量的輸水工程的穿山涵洞，還可以用于特大型穿山隧道工程，還可以用于超大直徑的立式圓筒型結構工程。用該項技術還可以制造內徑8-16米的超長輸水涵管，和超大直徑的跨海通道。還可以建造80米高，30米內徑的超大容量的特大型輸水管線的調節水池。
附圖1為本實用新型結構示意圖附圖2為本實用新型附圖1A-A向橫截面剖視圖附圖3為本實用新型附圖1的B部放大圖附圖4為本實用新型筒管剖視圖附圖5為本實用新型附圖2的D部放大圖附圖6為本實用新型外層骨架上繞置有環向筒管示意圖附圖7為本實用新型正旋環向筒管繞置形態示意圖附圖8為本實用新型反旋環向筒管繞置形態示意圖附圖9為本實用新型助拉錨具和鋼絞線連接示意圖附圖10為本實用新型涵管體連接示意圖在附圖中1、涵管體、2外層骨架、3正旋環向筒管、4反旋環向筒管、5縱筋、6環筋、7中層骨架、8環筋、9縱筋、10右斜筒管、11左斜筒管、12里層骨架、13環筋、14縱筋、15縱向筒管、16錨具、17鋼絞線、18助拉錨具、19、鎖扣、20、施工連接處、21、橡膠止水帶、22橡塑隔離層、23涵洞外壁、24涵管伸縮縫、25混凝土外襯、26巖層。
具體實施方式
如附圖所示，本實用新型包括混凝土涵管體1和設置在涵管體1內的由縱筋和環筋制成的圓筒形骨架，其特征在于設置有里層、中層和外層三層圓筒型骨架，在外層骨架2上固定有正旋環向筒管3和反旋環向筒管4，在筒管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線17，在中層骨架7的兩側分別固定有斜向交叉的右斜筒管10和左斜筒管11，在筒管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線17。在里層骨架12的外側固定有縱向筒管15，在縱向筒管15的管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線17。
本實用新型在混凝土涵管1體內的圓筒型外層骨架2分別固定有自涵管體一端開始正旋、反旋雙向旋轉的半圓形波紋管，即正旋環向筒管3和反旋環向筒管4，在波紋管內穿有鋼絞線17，鋼絞線17的兩端和設置在涵管體1內壁上的錨具16相連接，鋼絞線17經張拉產生預應力，其環涵管體旋轉1-50圈。
本實用新型在涵管外壁23和混凝土外襯25之間設置有起緩沖作用的橡塑隔離層22，在涵管體內壁設置有用于固定的錨具16和用于張拉的錨具18，還有用于固定鋼絞線17的鎖扣19。
本實用新型正旋環向筒管3和反旋環向筒管4內的鋼絞線17和設置在涵管體內壁的助拉錨具18相連接。
本實用新型設置在正旋環向筒管3和反旋環向筒管4內的鋼絞線17在環繞涵管體一周上設置有一個或一個以上的助拉錨具18。
本實用新型在右斜筒管10和左斜筒管11內的預應力鋼絞線17由涵管起端固定，由連接施工的一端進行張拉。
本實用新型在混凝土涵管體1內的外、中、里三層骨架分別固定有正旋環向筒管3、反旋環向筒管4、右斜筒管10、左斜筒管11和縱向筒管15，其均為半圓型金屬波紋管或在各波紋管內分別穿有1-3個經張拉產生預應力的鋼絞線。
本實用新型在混凝土涵管體1內的外三層骨架分別固定有正旋環向筒管3、反旋環向筒管4，其均為可以是穿有預應力鋼絞線的外套塑料管，經張拉產生預應力。
本實用新型所述的超長涵管體1可以是在涵洞內壁噴涂起緩沖作用的橡塑隔離層22后施工，也可以是在平原開挖好的溝內，利用弧形管底座在支架外模板后，按連接工藝施工制作成超長涵管體1。也可是用立式施工工藝，生產5-8米的涵管體1，然后在吊裝移位，用縱向預應力工藝連接成超長涵管體。
本實用新型所述的超長管體的伸縮縫用橡膠止水帶密封，立式制作的管體用橡膠止水環密封。
本實用新型解決的技術問題是提供一種采用“環向多層網狀結構”的新模式，采用在涵管體1內的外層骨架的兩側設置環向左旋，右旋預應力筋，在涵管內壁設置助拉錨孔，在涵管內壁底部交叉固定張拉的新工藝。還采用在涵管的一端設置固定端錨具，順管體方向設置斜向交叉預應力筋，在管體的另一端張拉的和連接張拉的新工藝，還采用半圓型波紋管15，在波紋管孔內可根據管徑的大小和受力設置1-3根鋼絞線的扁錨體系的新工藝，由此提高了涵管整體的聚合向心應力值。達到抵消高地應力目的。達到能抵抗高震區活動斷層的擠壓力和沖擊力的目的。保證管體在極其復雜的地質結構地區，長期使用不開裂不變形。
本實用新型可以分段施工，還可以連續施工，可隨盾構機或人工開挖往縱深推進，按工程設計要求，到一定長度時預制管體伸縮縫。該項技術還可以用于特大型長距離的跨海通道，在涵管底部設計隔震裝置，排風系統，能起到減少躁聲，控制污染的作用。
實施方法如下第一步混凝土外襯25的制作用盾構機或人工開挖好涵洞體后，把用φ6-φ12鋼筋制作的網片固定在涵洞外壁23上，支架好圓筒型組合外模板，澆筑夾縫混凝土外襯25。
第二步拆除組合外模板待外襯混凝土25凝固后，拆除組合外模板，并按順序往前推進，連接施工下一管段及其它管段。
第三步橡塑隔離層22的制作用高彈、耐高壓、耐老化的橡塑合成材料，利用噴涂或粘貼的工藝制作橡塑隔離層20。
第四步圓筒型骨架的制作按工況要求長度10-15米管段，分別制作圓筒型外層骨架2、中層骨架4、里層骨架8，并用徑向鋼筋連接成一體。
第五步正旋筒管3、反旋筒管4的制作在外層外骨架2的內側或外側分布正旋、反旋筒管，并在筒管3、4分別穿好鋼絞線17，安裝好各個部位的助拉錨具18。
第六步右斜筒管10、左斜筒管11的制作在中層骨架2的兩側或外側，分布斜向交叉筒管，并在里層骨架12的外側分布縱向筒管，在各個管內分別穿好鋼絞線1，預留錨孔安裝好起端的固定錨具和張拉端的錨具16。
第七步涵管內模板的安裝在涵管內支架組合式內模板，并在內模板的各個部位預留錨孔分別安裝助拉錨具18和張拉錨具16。
第八步端面模板的安裝根據涵管體1的內徑大小確定端面模板的內徑及外徑，并預留鋼筋接頭，并和內模板連在一起。
第九步澆筑涵管體1混凝土用高壓砂漿泵往管段模板內內澆筑混凝土，并按工藝要求震搗成型。
第十步拆除模板、張拉錨固涵管體1混凝土強度達到70％以上時，拆除內模板，按裝好張拉機具，按縱向斜向環向分先后張拉錨固。
第十一步真空澆筑，加壓封錨把各筒管抽成真空，分別用高壓泵注入加膨脹劑、速凝劑的高標號水泥漿，并用特種水泥漿經加壓后把預留錨孔封平。
第十二步預應力鋼筋的連接用連接器連接斜向、縱向鋼絞線14，用套筒連接縱筋5、9、14，重復上述步驟制作第二管段及其它管段。
第十三步涵管體1端部伸縮縫24的制作當管段連續構成的管體達到設計長度時，把橡膠止水帶21的一端澆筑于涵管體1的端部，這樣重復制作的若干涵管體1形成了輸水管線。
本實用新型所述的超長涵管體1可以是在涵洞內壁經噴涂或粘貼橡塑隔離層22(起緩沖作用)后施工，也可以是在平原開挖好的溝內，利用弧形管底座在支架外模板后，按工藝流程施工連接成超長涵管體，也可以用立式施工工藝，生產5-8米管體，然后在吊裝移位，用縱向預應力連接成超長涵管體。
本實用新型所述的超長管體的伸縮縫用橡膠止水帶21密封，立式制作的管體用橡膠止水環密封。
本實用新型解決的技術問題是提供一種采用“環向多層網狀結構”的新模式，采用在涵管體1內的外層骨架的兩側設置環向左旋，右旋預應力筋，在涵管內壁設置助拉錨孔，在涵管內壁底部交叉固定張拉的新工藝。還采用在涵管體1的一端設置固定端錨具，順涵管體1方向設置斜向交叉預應力筋，在管體的另一端張拉的和連接張拉的新工藝，還采用半圓型波紋管15，在波紋管孔內可根據管徑的大小和受力設置1-3根鋼絞線17的扁錨體系的新工藝，由此提高了涵管體1的聚合向心應力值。達到抵消高地應力目的達到。能抵抗高震區活動斷層的擠壓力和沖擊力的目的。保證涵管體1在極其復雜的地質構結構地區，長期使用不開裂不變形。
本實用新型可以分段施工，還可以連續施工，可隨盾構機的或人工開挖往縱深推進，按工程設計要求，到一定長度時預制涵管體伸縮縫24。該項技術還可以用于特大型長距離的跨海通道，在涵管孔底部設計隔震裝置，排風系統，能起到減少躁聲，控制污染的作用。
權利要求1.一種超大截面向心應力抗變形涵管，包括混凝土涵管體(1)和設置在涵管體(1)內的由縱筋和環筋制成的圓筒形骨架，其特征在于設置有里層、中層和外層三層圓筒型骨架，在外層骨架(2)上固定有正旋環向筒管(3)和反旋環向筒管(4)，在筒管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線(17)，在中層骨架(7)的兩側分別固定有斜向交叉的右斜筒管(10)和左斜筒管(11)，在筒管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線(17)，在里層骨架(12)的外側固定有縱向筒管(15)，在縱向筒管(15)的管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線(17)。
2.根據權利要求1所述的一種超大截面向心應力抗變形涵管，其特征在于在混凝土涵管(1)體內的圓筒型外層骨架(2)分別固定有自涵管體一端開始正旋、反旋雙向旋轉的半圓形波紋管，即正旋環向筒管(3)和反旋環向筒管(4)，在波紋管內穿有鋼絞線(17)，鋼絞線(17)的兩端和設置在涵管體(1)內壁上的錨具(16)相連接，鋼絞線(17)經張拉產生預應力，其環涵管體旋轉1-50圈。
3.根據權利要求1或2所述的一種超大截面向心應力抗變形涵管，其特征在于在涵管外壁(23)和混凝土外襯(25)之間設置有起緩沖作用的橡塑隔離層(22)，在涵管體內壁設置有用于固定的錨具(16)和用于張拉的錨具(18)，還有用于固定鋼絞線(17)的鎖扣(19)。
4.根據權利要求1或2所述的一種超大截面向心應力抗變形涵管，其特征在于正旋環向筒管(3)和反旋環向筒管(4)內的鋼絞線(17)和設置在涵管體內壁的助拉錨具(18)相連接。
5.根據權利要求3所述的一種超大截面向心應力抗變形涵管，其特征在于設置在正旋環向筒管(3)和反旋環向筒管(4)內的鋼絞線(17)在環繞涵管體一周上設置有一個或一個以上的助拉錨具(18)。
6.根據權利要求1或2所述的一種超大截面向心應力抗變形涵管，其特征在于在右斜筒管(10)和左斜筒管(11)內的預應力鋼絞線(17)由涵管起端固定，由連接施工的一端進行張拉。
7.根據權利要求1或2所述的一種超大截面向心應力抗變形涵管，其特征在于在混凝土涵管體(1)內的外、中、里三層骨架分別固定有正旋環向筒管(3)、反旋環向筒管(4)、右斜筒管(10)、左斜筒管(11)和縱向筒管(15)，其均為半圓型金屬波紋管或在各波紋管內分別穿有1-3個經張拉產生預應力的鋼絞線。
8.根據權利要求1或2所述的一種超大截面向心應力抗變形涵管，其特征在于在混凝土涵管體(1)內的外三層骨架分別固定有正旋環向筒管(3)、反旋環向筒管(4)，其均為可以是穿有預應力鋼絞線的外套塑料管，經張拉產生預應力。
專利摘要本實用新型涉及一種超大截面向心應力抗變形涵管，包括有里層、中層和外層三層圓筒型骨架，在外層骨架上固定有正旋環向筒管和反旋環向筒管，在筒管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線，在中層骨架的兩側分別固定有斜向交叉的右斜筒管和左斜筒管，在筒管內穿有經張拉產生預應力的鋼絞線，本實用新型適用于高原地區和超深度長距離涵管工程，還適用于地鐵工程，地下跨海、江河特大型長距離通道工程。還可以用于特大流量的輸水工程的穿山涵洞，還可以用于特大穿山隧道工程，還可以用于超大直徑的圓筒式的結構工程。
文檔編號F16L9/00GK2809391SQ20052002369
公開日2006年8月23日 申請日期2005年3月25日 優先權日2005年3月25日
發明者張楸長, 孫忠連, 張雙久 申請人:衡水長江預應力有限公司